土壤重金属的来源多种多样,主要有采矿、电镀等工业排出、污水灌溉、农用化学物质使用、气体沉降等,重金属毒性较强,易在土壤中积累,影响土壤土质,进而转移到植物中影响植物的生长发育,经食物链转移到动物或人体内,危害人体健康。植物的生长发育状况可作为生态系统是否被污染的指标,当植物受重金属毒害后,会抑制酶的活性,阻碍叶绿素的合成,使植物叶片出现明显的变化,而植物叶片色素含量的变化,导致其光谱发生变化,可见光及近红外光谱反射率抬升或下降,红边拐点“红移”或“蓝移”。通常情况下,植物受污染越严重,光谱特征变化就越显著。因此,通过反射光谱特征研究重金属在植物-土壤中的关系是很有必要的。铜是一种微量元素,对植物生长发育、光合及呼吸作用和植物新陈代谢等方面起着重要作用。过高的铜会影响植物正常的代谢功能,对植物养分的吸收及生长等产生危害。镍是某些生物必需的一种微量营养元素,也是一种可致癌的毒性元素。土壤中过量的镍能阻滞植物生长发育。当镍在人体中的积累达到一定程度就会显现出致病毒性。本文通过研究金昌三个不同重金属污染区域的猪毛菜(Salsola collina)和盐生草(Halogeton glomeratus)这两种藜科草本植物的光谱曲线的变化规律,其根际土壤重金属含量、植物重金属含量和叶绿素含量与反射光谱特征参数之间的相关关系,并建立线性回归模型,选出敏感参数,通过这些敏感参数反演叶片重金属元素含量,目的在于揭示重金属与植物光合效率的关系;通过室内种子萌发实验研究苗期重金属对猪毛菜和盐生草幼苗生长、生理的影响。结果表明:(1)重金属Ni、Cu对猪毛菜和盐生草种子萌发的影响规律相似,重金属浓度过高抑制其萌发,当Cu溶液浓度200 mg/L、Ni溶液浓度250 mg/L时,对种子的伤害严重,与对照相比,差异显著。(2)2种重金属对于萌发后猪毛菜和盐生草种子生理指标的影响规律也基本相似。猪毛菜和盐生草幼苗在遭受重金属胁迫时,SOD、脯氨酸和可溶性糖能够清除体内一定的活性氧,调节渗透势,具有一定忍耐重金属的能力;当Cu溶液浓度200 mg/L、Ni溶液浓度250 mg/L时,MDA积累增加,与对照差异显著,幼苗的正常生长受到抑制。(3)叶绿素对于土壤和猪毛菜及盐生草Ni、Cu污染具有指示作用。(4)通过建立土壤中Ni、Cu含量与猪毛菜红边位置、红边幅度、红谷位置、蓝边位置和绿峰位置的地面光谱模型,可以用来监测猪毛菜土壤中的Ni、Cu污染;通过建立土壤中Ni、Cu含量与盐生草红谷位置和标准化的叶绿素指数NPCI的地面光谱模型,可以用来监测盐生草土壤中的Ni、Cu污染。(5)红谷位置可作为Ni和Cu污染下检测藜科草本植物生长的光谱指标,其对于反映Ni和Cu污染下藜科草本植物的生长状况和Ni和Cu污染状况具有很好的指示作用。